飛輪電池集成電機(jī)及其控制電路分析與研究.pdf

1、飛輪電池是一種儲能密度高、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、效率高、長壽命、無污染和維修花費(fèi)低的機(jī)械儲能裝置。隨著20 世紀(jì)90年代以來高強(qiáng)度纖維材料、低損耗軸承、電力電子學(xué)三方面技術(shù)的發(fā)展，飛輪儲能的技術(shù)研究和應(yīng)用研究日益深入。 目前國內(nèi)外的研究大多集中于原型裝置，充放電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)及控制，磁懸浮支撐、飛輪本體以及其在航空、電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文在前述研究基礎(chǔ)上，對集成式電動(dòng)/發(fā)電機(jī)及其控制電路從結(jié)構(gòu)、控制策略及性能出發(fā)基于效率最優(yōu)進(jìn)

2、行分析設(shè)計(jì)，減少電機(jī)、電路損耗，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的儲能效率。 論文首先確定了集成式電動(dòng)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)方案，然后結(jié)合其在飛輪電池中電動(dòng)和發(fā)電的雙功能特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)磁路計(jì)算結(jié)合RMxprt軟件通過參數(shù)分析優(yōu)化，設(shè)計(jì)了電動(dòng)和發(fā)電效率最優(yōu)的集成式永磁同步電機(jī)，接著應(yīng)用Maxwell軟件對Halbach 陣列磁體性能以及Halbach 永磁電機(jī)磁場分布進(jìn)行了有限元分析，結(jié)果表明halbach 陣列永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵耗有所降低，更加適合飛輪電池

3、的應(yīng)用。 論文最后對集成電機(jī)控制電路（即飛輪電池能量轉(zhuǎn)換電路）進(jìn)行了分析。電動(dòng)（充電）過程采用空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）策略驅(qū)動(dòng)功率管器件，在matlab/simulink中仿真獲得良好電機(jī)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)態(tài)性能，然后對電路中開關(guān)管的開關(guān)頻率、通過的電流狀態(tài)進(jìn)行分析，總結(jié)了采用不同零矢量分割方式的SVPWM 對電路損耗的影響。對于發(fā)電（放電）過程采用基于有源功率因數(shù)校正（APFC）環(huán)節(jié)的升壓式AC-DC轉(zhuǎn)換電路，使得輸入功率因數(shù)及電